复合材料的金属镀层
专利汇可以提供复合材料的金属镀层专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种制造复合件以及将金属 镀 层固定到 树脂 基 复合材料 上的方法，包括在金属 电镀 预制件上提供咬合结构以及将咬合结构和复合材料在引起复合材料与咬合结构互 锁 的条件下放在一起。本 发明 也提供复合件(10)，其包括树脂基复合材料(12)，其表面或部分表面(16)具有金属镀层(14)，金属镀层(14)包括外部电镀预制件和内部咬合结构(20)，内部咬合结构(20)通常位于所述电镀预制件(18)和复合材料(12)之间，以提供在复合材料(12)上电镀预制件(18)的附着。，下面是复合材料的金属镀层专利的具体信息内容。
1.一种将金属镀层固定在树脂基复合材料上的方法，所述方法包括在 金属电镀预制件上形成咬合结构，以提供镀层；将所述镀层和所述复合材 料放在一起，以及经受条件以引起所述复合材料和所述咬合结构互锁。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述咬合结构被直接施加到所述金 属电镀预制件上，以与之牢固附着。
3.如权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述咬合结构是金属 的。
4.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述咬合结构在形成期间被 熔合到所述电镀预制件上。
5.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述咬合结构在所述预制件 上形成。
6.如权利要求3-5中任一项所述的方法，其中所述咬合结构通过将金 属材料喷镀到所述金属电镀预制件上形成。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述金属材料采用热喷镀技术进行 喷镀。
8.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述咬合结构采用下列中一 种或多种方法形成：高速火焰喷涂(HVOF)、电弧喷镀、等离子喷镀和/或 冷喷镀技术。
9.如权利要求3-8中任一项所述的方法，其中所述咬合结构包括下列 的一种或多种：镍-铁合金、铝、铝合金、不胀钢、铁、钢、镍、铜、钛以 及这些中任何一种或多种的合金。
10.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述咬合结构从热膨胀系 数等于或相似于所述复合材料的材料形成。
11.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述咬合结构从热膨胀系 数等于或相似于所述电镀预制件的材料形成。
12.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述咬合结构具有粗糙结 构，其提供间隙，来自所述复合材料的树脂可以定位在该间隙内，以便互 锁和提供牢固附着。
13.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述咬合结构具有部分开 放的结构，其提供间隙，来自所述复合材料的树脂可以定位在该间隙内， 以便互锁。
14.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述电镀预制件采用传统 电镀技术形成。
15.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述预制件直接形成于工 具、模型或模具上，以使其一个或多个表面符合预定形状。
16.如权利要求15所述的方法，其中在电镀前，将脱模剂施加在所述 工具、模型或模具上，以有利于所述镀层从其移去。
17.如权利要求15或权利要求16所述的方法，其中所述咬合结构被 原位施加在所述工具、模型或模具上的所述电镀预制件上。
18.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述电镀预制件从下列的 一种或多种形成：镍合金、铁合金、不胀钢、铜、镍、金、铬以及这些中 任何一种或多种的合金。
19.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述复合材料包括可固化 树脂材料，其当经受合适条件例如升高的温度和/或压力条件时迁移到所述 咬合结构的间隙中，其中树脂材料被固化以便将所述镀层互锁到并且牢固 地附着到所述复合材料上。
20.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述树脂材料是热固性树 脂或树脂混合物。
21.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述复合材料包括纤维增 强的复合材料。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述纤维增强的复合材料包括下 列的一种或多种：玻璃、芳族聚酰胺、碳、芳纶、天然纤维、陶瓷和任何 其他合适的增强纤维。
23.如任一前述权利要求所述的方法，其中所述复合材料包括预浸料 或复合预制件。
24.一种制造复合件的方法，所述方法包括通过在电镀预制件提供咬 合结构，将所述电镀预制件固定到可固化复合材料上，所述复合材料，特 别在被固化时，与所述电镀预制件互锁。
25.如权利要求24所述的制造复合件的方法，所述方法基本如权利要 求1-23中任一项所限定。
26.一种复合材料，在其表面或部分表面上具有金属镀层，所述复合 件如权利要求1-25中任一项所述形成。
27.一种复合件，其包括树脂复合材料，在其表面或部分表面上具有 金属镀层，所述金属镀层包括通过电镀形成的外部预制件和所述电镀层上 的咬合结构，所述复合材料接合于所述电镀层。
28.一种将金属镀层固定于树脂基复合材料的方法，基本如前面参见 附图所述。
29.一种制造复合件的方法，基本如前面参见附图所述。
30.一种复合件，基本如前面参见附图所述。
31.任何新颖主题或结合，其包括本文所公开的新颖主题，无论在还 是不在与前述权利要求中任一项相同的发明的范围内，或者无论是否与这 些发明相关。
本发明涉及复合材料的金属镀层，具体地但不是仅仅地，涉及将金属 镀层镀到树脂基复合材料上以及由此制造的产品。
树脂基复合材料，特别是纤维增强的树脂复合材料，具有许多已知的 有利特性和特征，这些有利特性和特征使得它们以及由它们制造的产品在 非常多的不同工业中具有应用。
也有许多这种材料和产品的应用会从金属表面或镀层获得好处或者 需要金属表面或镀层，特别是复合材料上的硬金属镀层。例如，用于制造 元件的工具设备和模具——其进一步包括复合材料元件——可能由于金 属镀层特别是工具或模具表面上的金属镀层而更耐久和更耐磨。复合燃气 涡轮桨和直升机桨可具有提高的耐磨和耐腐蚀特性，可被制成的打印辊复 合材料轻而硬，复合材料使结合精度提高以及金属打印表面更耐磨优点。 复合液压汽缸可以受益于与硬金属表面结合的复合材料的轻质和高强度 特性，以用于液压密封。复合的碟式反射器、地面反射镜、空间反射镜是 其它的例子，这里仅举几例。
对于许多应用，重要的是将金属镀层牢固地附着在复合材料上。在一 些应用中，可能遇到相当大的剪切力，其会作用而试图从复合材料剪切或 撕下金属镀层。在同样的或其它应用中，可能遇到热应力，其会往往发挥 作用而削弱该镀层与复合材料体之间的附着。
在本说明书内，术语“镀层”涉及覆盖一个或多个表面中一些或所有表 面的层或其它形式。
根据本发明，提供将金属镀层固定到树脂基复合材料上的方法，所述 方法包括在金属电镀预制件上形成咬合结构，以提供镀层；将该镀层和复 合材料放在一起；以及使它们经受使复合材料与咬合结构互锁的条件。
根据本发明的第二方面，提供制造复合件的方法，所述方法包括通过 在电镀预制件上提供咬合结构，将该电镀预制件固定到可固化复合材料 上，该可固化复合材料与该电镀预制件互锁，特别是当被固化时。
优选地，咬合结构被施加到金属电镀预制件上，并且直接施加，以牢 固地与之附着。
优选地，咬合结构是金属的，并且优选地在形成期间被熔合到电镀预 制件上。
咬合结构可以在预制件上形成，以及优选地通过将金属材料喷镀到金 属电镀预制件上形成，优选地采用热喷镀技术。
咬合结构可使用下述的一种或多种技术形成：高速火焰喷涂(HVOF)、 电弧喷镀、等离子喷镀和/或冷喷镀技术。
咬合结构可以包括下列中的一种或多种：镍-铁合金、铝、铝合金、不 胀钢、铁、钢、镍、铜、钛和这些中一种或多种的合金。
优选地，咬合结构从选择的热膨胀系数等于或相似于复合材料的材料 制成，优选地从电镀预制件制成。这将有助于防止分层或者在任何热变化 期间防止削弱这些之间的附着，所述热变化可能在加工和/或使用期间发 生。
优选地，咬合结构具有粗糙的并且优选地至少部分开放的结构，提供 来自复合材料的树脂可以定位的间隙，以便互锁并且提供牢固的附着。
优选地，电镀预制件采用传统电镀技术形成。预制件可以直接在工具、 模型或模具上形成，以使其一个或多个表面符合预定的形状。电镀前， 可将脱模剂施加于工具、模型或模具上，以有利于从其移去镀层。咬合结 构优选地原位施加到工具、模型或模具上的电镀预制件上。电镀预制件可 以从下列的一种或多种形成：镍合金、铁合金、不胀钢、铜、镍、金、铬 以及这些中任何一种或多种的合金。
优选地，复合材料包括可固化树脂材料，其当经受合适条件例如升高 的温度和/或压力条件时，迁移到咬合结构的间隙中，其中该树脂材料优选 地固化为非流动和优选地坚硬的状态，以便互锁和牢固附着镀层到复合材 料上。树脂材料优选地是热固性树脂或树脂混合物。
复合材料可以包含纤维增强的复合材料，包括例如下列的一种或多 种：玻璃、芳族聚酰胺、碳、芳纶、天然纤维、陶瓷和任何其他合适的增 强纤维。
复合材料可以包括任何已知类型和构造的预浸料或复合预制件，并且 可以是单层或多层层压件的形式。
根据本发明的第三方面，提供这样的复合件，其包括表面或部分表面 上具有金属镀层的复合材料，所述复合件如前十三段的任一段所述而形 成。
根据本发明的第四方面，提供这样的复合件，其包括表面或部分表面 上具有金属镀层的树脂复合材料，所述金属镀层包括通过电镀形成的外部 预制件和在电镀层上的咬合结构，复合材料与电镀层接合。
本发明的优选实施方式现在将仅通过举例进行描述，参考附图，其中：
图1是根据本发明的方法的示意图；
图2是根据本发明的复合件的光学显微镜横截面图像；
图3是图2中区域III的放大图；
图4是根据本发明的复合件的横截面图；和
图5是图4的复合件在工具上固化期间的横截面图。
本发明涉及在树脂基复合材料上提供金属镀层或表面的方法、形成复 合件的方法以及复合件和由复合件形成的其他产品。
参见图1，提供制造复合件以及将金属镀层固定在树脂基复合材料上 的方法，包括在金属电镀预制件上提供咬合结构以及在一定条件下将咬合 结构和复合材料放在在一起，使复合材料与咬合结构互锁。
本发明也提供复合件10(具体参见图4)，其包括树脂基复合材料12， 其表面或部分表面16上具有金属镀层14，金属镀层14包括外部电镀预制 件——在本实施方式中为层18的形式，以及内部咬合结构20，其通常位 于所述电镀预制件18和复合材料12之间，以提供电镀预制件18在复合 材料12上的附着。
本发明也提供具有金属镀层14的复合件，其根据本发明的方法如本 文所述形成。
本发明特别应用于提供金属镀层或表面给热固性树脂基复合材料，该 树脂基复合材料包括树脂或树脂混合物，其在固化后，固定为非流动、通 常为坚硬的状态。这些包括但不限于下列中任何一种或多种：环氧苯酚酚 醛树脂、环氧酚醛树脂、环氧甲酚酚醛树脂、环氧树脂、双酚A环氧树脂、 双酚F环氧树脂、多官能树脂、多官能环氧树脂、酚醛树脂、氰酸酯、BMI、 聚酯。也可以使用热塑性材料。这些树脂材料特别在用增强纤维材料如玻 璃、芳族聚酰胺、芳纶和/或碳增强时具有很好理解和已报道的性质和特性， 这些性质和特性提供特别的优势和在一些工业上的有益应用。当然，其它 纤维也可以用于本发明的范围。
提供牢固附着的金属镀层或表面给这样的复合材料的能力使它们用 于进一步的应用，其中一些已在前面描述。
通常重要的是，金属表面或镀层被牢固附着在树脂复合材料上，因为 在许多应用中，它们之间的界面经受强剪切力和/或其他力或条件，这些力 或条件起作用试图使它们脱离或分层。根据本发明提供咬合结构提供了金 属镀层14和复合材料12的互锁和牢固附着，如现在将描述的。
首先，电镀预制件或层18用已知的电镀技术形成。经常的情况是， 电镀层18将形成复合件10的工作表面——无论作为产品或元件的最终表 面，还是当复合件10将被用作在其上形成其它产品的模具或工具时作为 模具或工具的表面。
电镀层18优选地直接形成于工具或模型的已加工或另外已精确成形 的表面19(一个或多个)上(如图5所示-以及后面将描述的)，这样将精 确符合期望的外形，而只有很少的或没有内在孔。这意味着，电镀层18 不仅提供高质量和精确成形的外表面22，而且起作用以防止来自复合材料 12的树脂完全移动通过金属镀层而出现在外面的最终表面上。电镀也是一 种相对温和的过程，不需要高温或其他可能有害地影响工具或模型的条 件，该工具或模型本身由复合材料或其他温度敏感的或相对柔软的材料制 成。
如果需要，脱模剂可以在电镀前施加于模具或工具表面，以有利于复 合材料的随后移除，如后面所述。
一旦电镀层18形成，则将咬合结构20形成于电镀层的面上，复合材 料12将固定于其上。
可以设想，当电镀层18仍然在已预形成它的工具或模型表面上一定 位置时在电镀层18上形成咬合结构20经常是有用的。以此方式形成金属 镀层14减少了材料不均匀沉积在电镀层18或在咬合结构20上的困难， 以免有害地影响外表面22。
通过直接热喷镀金属材料到电镀层18，将咬合结构20施加于电镀层 18。
存在几种已知的喷镀金属材料的方法，例如高速火焰喷涂(HVOF)、 电弧喷镀、等离子喷镀和冷喷镀技术。这些方法之中，可以单独或结合地 使用，或者实际上可以使用任何其他合适的喷镀金属材料的技术。
这些技术的性质通常涉及驱动熔融的金属滴，在本情况涉及驱动它们 熔合到金属电镀层18。这些技术导致咬合结构20坚固地附着在电镀层18 上。
例如，高速火焰喷涂包括在高温气流中加热金属粉末，产生熔融液滴 或金属液滴，这些液滴被喷镀到电镀表面上。
高速火焰喷涂通常产生比电弧喷镀更致密的、滴更小的镀层，但电弧 喷镀能够更快地喷镀更多的材料并且通常为低温过程。
这些技术形成咬合结构20，其具有粗糙的、暴露的结构，可以被描 述为具有至少部分开放的结构，提供了用于咬合复合材料的空隙和间隙， 如将要描述的。
一旦咬合结构20形成并且使其充分冷却，则树脂基复合材料12可 以被直接层压在暴露的粗糙的交合层20表面上。
复合材料12，如前述，可以采取任何已知形式的树脂复合材料，最 特别是热固性树脂基材料。该材料可以是纤维增强的材料、预浸料、预制 件、层压件等。
复合材料12以未固化或部分固化状态应用。材料12一旦适当地层压 到咬合结构20上，则经受条件，以固化或部分固化金属镀层14上的材 料。
图5显示，根据已知固化和凝固树脂基复合材料技术制成的复合件10 的横截面图，其位于工具24上，在真空袋装置26之下。再根据已知技术， 可以提供高温条件，。
重要地，在复合材料12固化期间，来自其中的树脂移动，以适于咬 合结构20的一些、优选地如果不是全部也是大多数的空隙和间隙。通常 地，固化期间，树脂变得不粘，并因此具有移动的自然趋势，以适于这些 空隙和间隙。施加压力——采用例如图5所示的真空袋技术，或其他外部 影响，也将有助于驱使或移动树脂进入咬合结构20的间隙和空隙。
一旦充分固化或固化到足够程度，则树脂至少足够地固定，以使复合 材料咬合到金属镀层14上，提供牢固附着。
图2和3是根据本发明形成的复合件的电子显微横截面图像。可以清 楚看见电镀层18的相对光滑的、致密的无孔性质，在其内表面可以看见 与之熔合的咬合结构20。可以看见来自树脂预浸料的树脂位于间隙和空 隙中(在此情况，其用碳纤维(30)增强)。当结构20中的树脂固化并且坚 硬和不流动时，因此提供树脂基复合材料和金属镀层14之间的互锁和机 械连接。
一旦复合件10形成，将它从模具或工具24上移去。脱模剂可用于促 进这种移去。通常发现电镀层18的外表面22具有高品质，但是如果合适 的话，可以进一步加工，也许通过抛光或机械加工为期望的光洁度。
可以进行各种改变而不背离本发明的精神或范围。例如虽然一般地优 选将金属镀层和复合材料原位结合在工具、模型或模具上，但也可以远离 形成金属镀层的工具表面，将它们放在一起。
虽然在前述说明中尽力集中在相信具有特别重要性的那些发明特征 上，但应当理解，本申请人要求保护前面提及的和/或在附图中显示的任何 可专利性的特征或特征的组合，无论是否对它们进行了特别强调。
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